- explicació
- Formació dels planetes
- Models de formació planetària
- tres models
- El model d'acreció nuclear i els planetes rocosos
- La teoria de l'acreció i els exoplanetes
- referències
La t eoría de l'acreció (o acreixement) en astrofísica, explica que els planetes i altres cossos celestes es formen mitjançant la condensació de petites partícules de pols, atretes per la força de gravetat.
La idea que els planetes es formen així va ser presentada pel geofísic rus Otto Schmidt (1891-1956) en 1944; va proposar que un enorme núvol de gas i pols, en forma de disc aplanat, envoltava a el Sol en els començaments de el sistema solar.
Figura 1. Concepte artístic del disc protoplanetari, a partir d'el qual es formen els planetes per acreció. Font: Wikimedia Commons.
Schmidt va afirmar que el Sol havia adquirit aquest núvol en conjunt amb una altra estrella, que portades per el seu moviment a través de la galàxia, van passar a el mateix temps per una nebulosa rica en pols i gas. La proximitat de l'altra estrella va ajudar a la nostra a capturar la matèria que després es va condensar.
Les hipòtesis sobre la formació de sistema solar s'agrupen en dues categories: evolucionistes i catastrofistes. Les primeres afirmen que tant el Sol com els planetes evolucionen a partir d'un únic procés i es remunten a les idees proposades per Inmanuel Kant (1724-1804) i Pierre Simon de Laplace (1749- 1827).
Les segones apunten a un esdeveniment catastròfic, com la col·lisió o la proximitat amb una altra estrella, com desencadenants de la formació planetària. En un començament, la hipòtesi de Schmidt va entrar en aquesta categoria.
explicació
Avui dia es disposa d'observacions de joves sistemes estel·lars i potència computacional prou com per fer simulacions numèriques. Per això les teories catastròfiques s'han abandonat en favor de les evolucionistes.
La hipòtesi nebular de la formació de sistema solar és la més acceptada actualment per la comunitat científica, mantenint l'acreció com el procés formador de planetes.
En el cas del nostre propi sistema solar, fa 4500 milions d'anys l'atracció gravitacional va ajuntar petites partícules de pols còsmica -el mida va d'alguns angstrom fins a 1 centímetro- voltant d'un punt central, formant un núvol.
Aquesta núvol va ser el lloc de naixement de el Sol i els seus planetes. S'especula que l'origen de la pols còsmica va poder ser l'explosió prèvia d'una supernova: un estel que va col·lapsar violentament i va escampar les seves romanents per l'espai.
A les zones més denses del núvol, les partícules xocaven amb més freqüència a causa de la seva proximitat i van començar a perdre energia cinètica.
Llavors l'energia gravitacional va fer que el núvol col·lapsés sota la seva pròpia gravetat. Així va néixer una protoestrella. La gravetat va continuar actuant fins a formar un disc, d'el qual es van formar primer uns anells i més tard els planetes.
Mentrestant, el Sol al centre es va compactar, i quan va aconseguir certa massa crítica, van començar a ocórrer les reaccions de fusió nuclear en el seu interior. Aquestes reaccions són les que mantenen a el Sol ia qualsevol estrella.
Les partícules altament energètiques van ser impulsades des del Sol, el que es coneix com a vent solar. Això va contribuir a netejar les deixalles, llançant cap a l'exterior.
Formació dels planetes
Els astrònoms suposen que després de el naixement del nostre astre rei, el disc de pols i gas que l'envoltava va romandre allí almenys uns 100 milions d'anys, donant el suficient temps per a la formació planetària.
Figura 2. Esquema de l'Sistema Solar a l'actualitat. Font: Wikimedia Commons.
A la nostra escala de temps, aquest període llueix com una eternitat, però en realitat és tot just un breu instant en el temps de l'univers.
En aquest temps es van formar objectes més grans, d'uns 100 km de diàmetre, anomenats planetesimals. Són els embrions d'un futur planeta.
L'energia de l'nounat Sol va ajudar a evaporar gasos i pols de el disc, i això va escurçar bastant el temps de naixement dels nous planetes. Mentrestant, les col·lisions seguien addicionant matèria, ja que en això consisteix precisament la acreció.
Models de formació planetària
A l'observar les estrelles joves en formació, els científics estan aconseguint entendre com es va formar el nostre propi sistema solar. A l'començament hi havia una dificultat: aquestes estrelles estan ocultes en el rang de freqüències visibles, a causa dels núvols de pols còsmica que les envolta.
Però gràcies als telescopis amb sensors infrarojos, es pot traspassar el núvol de pols còsmica. S'ha posat de manifest que en la majoria de les nebuloses de la Via Làctia hi ha estrelles en formació, i segurament planetes que les acompanyen.
tres models
Amb tota la informació reunida fins avui, s'han proposat tres models sobre la formació planetària. El més acceptat és el de la teoria de l'acreció, que funciona bé per als planetes rocosos com la Terra, encara que no tant per als gegants gasosos com Júpiter i els altres planetes exteriors.
El segon model és una variant de l'anterior. Aquest afirma que primer es formen penyals, els quals són gravitacionalment atrets entre si, accelerant la formació planetària.
Finalment, el tercer model es basa en la inestabilitat del disc, i és el que millor explica la formació dels gegants gasosos.
El model d'acreció nuclear i els planetes rocosos
Amb el naixement de el Sol, el material romanent començar a agrupar-se. Es van formar cúmuls més grans i els elements lleugers com heli i hidrogen van ser escombrats pel vent solar fins a regions més allunyades de centre.
D'aquesta manera, els elements i compostos més pesats, com metalls i silicats, van poder donar origen als planetes rocosos propers a el Sol. Posteriorment es va posar en marxa un procés de diferenciació geoquímica i es van formar les diverses capes de la Terra.
D'altra banda, se sap que la influència de vent solar decau amb la distància. Lluny de el Sol els gasos formats per elements lleugers poden ajuntar-se. A aquestes distàncies, les temperatures gelades promouen la condensació de molècules d'aigua i metà, donant origen als planetes gasosos.
Els astrònoms afirmen que hi ha una frontera, anomenada «línia de el gel» entre Mart i Júpiter, al llarg de l'cinturó d'asteroides. Allà la freqüència de les col·lisions va ser menor, però l'elevada taxa de condensació va donar origen a planetesimales de molt major grandària.
D'aquesta manera es van crear els planetes gegants, en un procés que curiosament va portar menys temps que el de la formació dels planetes rocosos.
La teoria de l'acreció i els exoplanetes
Amb el descobriment dels exoplanetes i la informació recollida sobre ells, els científics estan bastant segurs que el model d'acreció és el procés principal de formació planetària.
Es deu al fet que el model explica molt adequadament la formació dels planetes rocosos com la Terra. Malgrat tot, una bona part dels exoplanetes descoberts fins ara són de tipus gasós, de grandària comparable a el de Júpiter o molt més gran.
Les observacions també assenyalen que els planetes gasosos predominen al voltant de les estrelles amb més elements pesats en els seus nuclis. En canvi els rocosos es formen al voltant d'estrelles de nuclis lleugers, i el Sol és una d'aquestes.
Figura 3. Representació artística de l'exoplaneta Kepler-62f voltant de la seva estrella, a la constel·lació de Lira. Font: Wikimedia Commons.
Però el 2005 es va descobrir per fi un exoplaneta rocós orbitant al voltant d'un estel de tipus solar. En certa manera aquest descobriment i d'altres que li van succeir, indiquen que els planetes rocosos també són relativament abundants.
Per a l'estudi dels exoplanetes i la seva formació, el 2017 l'Agència Espacial Europea va llançar el satèl·lit Cheops (CHaracterising ExOPlanets Satellite). El satèl·lit té un fotòmetre molt sensible per mesurar la llum provinent d'altres sistemes estel·lars.
Quan un planeta passa per davant de la seva estrella, aquesta experimenta una reducció de brillantor. Analitzant aquesta llum pot conèixer la mida i si es tracta de planetes gegants gasosos o rocosos com la Terra i Mart.
De les observacions en sistemes joves, es podrà entendre com es produeix l'acreció en la formació planetària.
referències
- El País. Així és 'Cheops', el satèl·lit espanyol per mesurar exoplanetes. Recuperat de: elpais.com.
- Planet Hunters. What do we really understand about planetary formation ?. Recuperat de: blog.planethunters.org.
- Sergeev, A. Nascuts de la pols. Recuperat de: vokrugsveta.ru.
- Solar System Formation. Chapter 8. Recuperat de: asp.colorado.edu.
- Taylor, N. How Did the Solar System Form? Recuperat de: space.com.
- Woolfson, M.The origin and evolution of the solar system. Recuperat de: academic.oup.com.